鋁合金艦船與海洋設施腐蝕控制
專欄:行業資訊
發布日期:2016-04-20
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作者:佚名
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鋁及鋁合金的腐蝕類型及其防護措施前已述及,現在談談艦船與海洋設施鋁構件、結構的防腐措施:合金及狀態選擇、設計、有機涂層、緩蝕劑、陰極保護、增厚表面氧化膜、改善環境等。   合金及狀態選擇   在選用合金時,首先考慮的是材料力學性能、可焊性能與資源,其次是抗腐蝕性能。在海洋環境中,5XXX系合金的抗蝕性最高,其次是1XXX系合金,以下的次序是:3XXX系合金,6XXX系合金,2X..........

鋁及鋁合金的腐蝕類型及其防護措施前已述及,現在談談艦船與海洋設施鋁構件、結構的防腐措施:合金及狀態選擇、設計、有機涂層、緩蝕劑、陰極保護、增厚表面氧化膜、改善環境等。
  合金及狀態選擇
  在選用合金時,首先考慮的是材料力學性能、可焊性能與資源,其次是抗腐蝕性能。在海洋環境中,5XXX系合金的抗蝕性最高,其次是1XXX系合金,以下的次序是:3XXX系合金,6XXX系合金,2XXX系及7XXX合金,在8XXX系合金中,除AL-Li合金外,其他合金與1XXX系合金的抗蝕性差不多。6XXX系合金的抗蝕性比3XXX系合金的略差一些,在使用中可不進行防腐蝕處理,建筑材料的涂漆與
陽極氧化主要是為了美觀、裝飾與衛生。
  材料狀態對晶間腐蝕與應力腐蝕開裂對海洋材料的重要性已如前述。包鋁的2XXX系合金與7XXX系合金有很好的抗蝕性,包覆層電位至少比被包覆芯層的負100mV,以便進行有效的陰極保護。有包覆層的3004合金屋面板在海洋大氣中使用30年后,包覆層的腐蝕深層只不過76μm
  設計
  設計考慮不周會造成嚴重的腐蝕,設計時應特別注意三點:正確選擇材料的合金與狀態;正確地確定與鋁構件接蝕的其他金屬或非金屬材料;正確地選定填密材料。以下準則設計時宜充分考慮。
  1.避免異種金屬接觸,避免鋁件與吸水率>20%木材接觸。如果設計需要,則應采取嚴密的防腐蝕措施。據中國船舶部門統計,在艇體中修更換的外板中,屬于結構不合理造成的腐蝕占25%,異種金屬接蝕造成的腐蝕占15%,與木材接觸引起的腐蝕占15%,屬于電化學腐蝕的45%。顯然,精心設計可減少工件腐蝕,延長艦船修理期限。
  2.避免縫隙。對不可避免的縫隙嚴密密封,防止海水與潮氣進入。
  3.盡量采用連續焊,不用或少用點焊與鉚接,最佳的焊接方法是摩擦攪拌焊(FSW)。
  4.采用易排水、清洗方便結構。
  5.祼鋁表面不易吸水、吸潮材料接觸,不可避免時,應采取有效防潮措施。
  6.管路系統內盡量避免急轉彎外。
  7.避免熱傳遞到熱點。
  8.避免流體直接撞擊。
  9.避免大的機械應力集中。
  10.設備安于腐蝕最小處。
  11.如果設備或設施要涂油漆,應消除尖銳的邊緣。
  為避免接觸腐蝕,在設計上應做到:
  1.異種金屬電位應盡可能地與鋁電位相近。
  2.緊固不同金屬工件時,緊固件對鋁應呈陰極。例如可用不銹鋼螺釘固定鋁-鋼件,不得使用鋁螺釘,最好使用鍍鋁的不銹鋼螺釘。
  3.兩種金屬間須完全電絕緣時,采采用不導電的絕緣墊。同時兩種金屬間不得與外部電路相連。
  4.如果須在兩種金屬接合面上刷涂油漆,應涂于陰極金屬上,不得涂于鋁上,否則會引起針孔腐蝕。
  5.
鋁管與其他金屬連接時,應采用可更換的厚壁鋁接頭或凸緣,不得采用螺拉。
  6.盡可能將異種金屬接頭處遠離腐蝕處。
  7.向異種金屬制的液體循環系統中添加緩蝕劑。
  8.采用陰極保護。
  9.在導電性環境中,陰-陽極面積比。例如在海水中,此比值至少應為15
  避免沉積腐蝕準則:
  1.不采用重金屬零件。
  2.在可引起腐蝕的金屬件上涂油漆。
  3.采用包鋁的鋁材。
  4.添加緩蝕劑。
  5.經常清洗鋁構件上沉積的重金屬與污物。
  縫隙腐蝕的預防:首先在設計上盡量做到無縫隙,若不可避免,需用非硬化的彈性材料密封,以防液體與潮氣進入。常用的密封材料有丁基橡膠、硅橡膠、環氧樹脂。密封材料不得因老化而開裂。祼鋁表面不得與吸潮材料(紙、布、木材、石棉等)接觸。
  有機涂層
  在鋁設備與構件上涂有機涂料大都是為了美觀,如建筑門面與汽車車身,但在特殊情況下也有為了防腐的。不管為了哪種目的,在涂漆之前都應精心選擇涂料和嚴格進行預處料。涂層是鋁表面與環境之間的物理性阻擋層。有些涂料含有鉻酸鹽之類的緩蝕劑。為了顯露鋁的本色可涂透明漆。在貯存與運輸中,為了預防腐蝕,可涂易于清洗的涂料,對埋設于土壤與混凝土中的鋁構件可涂煤焦油等。在嚴重腐蝕環境中應定期維護有機防腐涂層。
  緩蝕劑
  緩蝕劑有兩種:陽極緩蝕劑,如鉻酸鹽,它能降低鋁的陽極反應;陰極緩蝕劑,如聚磷酸鹽,它能減緩陰極反應。陽極緩蝕劑的量不夠時,反而會加速鋁的點腐蝕,因此,陰極緩蝕劑更為安全與可靠,兩種緩蝕劑同時使用效果會更好些。
  鋁及鋁合金的緩蝕劑有磷酸鹽、硅酸鹽、氟化物、苯甲酸三乙醇胺、乳酸膠等,它們既可以單獨使用,也可以混合使用。在閉環系統中,如有銅或銅合金零件存在,以鈉硫醇笨并噻唑作緩蝕劑能預防銅腐蝕及隨后鋁的沉積腐蝕。向弱堿性溶液添加硅酸鈉能抑制的鋁的腐蝕。
  陰極保護
  鋁構件的陰極保護所用的電流可由犧牲陽極供給,也可以由外部電源提供。犧牲陽極可用ZnMgZn合金,在海水中也可以用某些鋁合金。ZnZn合金犧牲陽極很安全,能有效地保護鋁構件。

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